研究表明，操控RNA可使植物生产更多作物。
在水稻和马铃薯植株中导入一种名为FTO的蛋白质的编码基因，使其在田间试验中产量提高了50%。
研究人员报告称，还发现这些变化可以提高植物的耐旱性。
研究人员报告称，操控RNA可使植物大幅增产，并提高耐旱性。
在初步试验中，在水稻和马铃薯植株中导入一种名为FTO的蛋白质的编码基因，使其在田间试验中产量提高了50%。
这些植株明显长得更大，根系更长，并且更能耐受干旱胁迫。分析还显示，这些植株的光合作用速率有所提高。
“这一变化确实非常显著，”芝加哥大学化学、生物化学和分子生物学教授何川（Chuan He）表示，他与北京大学教授贾桂芳共同领导了这项研究。“更重要的是，到目前为止，我们尝试过的几乎每一种植物都适用，而且这一改造方法非常简单。”
研究人员及其他领先专家对这一突破的潜力抱有希望，尤其是在气候变化及其他压力给全球作物系统带来挑战的背景下。
“这确实使我们有可能通过改造植物，在全球变暖持续的过程中改善生态系统，”何川说。“我们在很多很多方面都依赖植物——从木材、食物和药物，到花卉和油料——而这一技术有可能为我们提供一种方式，增加从大多数植物中获取的原料产量。”
“这是一项非常令人振奋的技术，有可能帮助解决全球范围内的贫困和粮食不安全问题，也可能有助于应对气候变化，”芝加哥大学经济学及哈里斯公共政策学院教授、因在减轻全球贫困方面的工作而获得诺贝尔奖的迈克尔·克雷默（Michael Kremer）表示。
提高田间产量
几十年来，科学家一直致力于在日益不稳定的气候和不断增长的全球人口背景下提高作物产量。但此类过程通常较为复杂，且往往只能带来渐进式的改变。
此次发现的产生过程却颇为不同。
我们中的许多人都还记得高中生物课上的RNA知识，课上我们学到，RNA分子会读取DNA，然后制造蛋白质以执行各项任务。但在2011年，何川的实验室通过发现哺乳动物中基因表达的另一种不同方式，开辟了一个全新的研究领域。
事实证明，RNA并不只是盲目地读取DNA蓝图并执行；细胞本身还能调控蓝图的哪些部分被表达。它通过在RNA上添加化学标记来调节制造哪些蛋白质以及制造多少。
何川及其同事立即意识到，这对生物学具有重大意义。此后，他的团队和世界各地的其他研究者一直在努力深化我们对这一过程的理解，以及它在动物、植物和不同人类疾病中的作用。例如，何川是一家生物技术公司的联合创始人，该公司目前正在基于靶向RNA修饰蛋白开发新的抗癌药物。
植株更大，数量更多
何川与贾桂芳（贾桂芳曾是芝加哥大学博士后研究人员，现为北京大学副教授）开始思考这一机制如何影响植物生物学。
他们聚焦于FTO这一蛋白质，它是首个已知能擦除RNA化学标记的蛋白质，由贾桂芳在芝加哥大学何川课题组担任博士后研究员期间发现。
科学家们已知该蛋白质通过作用于RNA来影响人类和其他动物的细胞生长，因此他们尝试将其基因导入水稻植株——随后惊喜地看到植株迅速生长。“我想，正是在那一刻，我们所有人都意识到我们正在做一件特别的事情，”何川说。
在实验室条件下，水稻植株的产量增至三倍。在真实的田间试验中，植株的生物量增加了50%，稻谷产量也增加了50%。它们的根系更长，光合作用效率更高，并且更能耐受干旱胁迫。
科学家们用马铃薯植株重复了实验，马铃薯与水稻属于完全不同的科。结果相同。
“这表明其具有一定程度的普适性，这一点令人极为振奋，”何川说。
作物的“全新方法”
科学家们花了更长时间才开始理解这一过程是如何发生的。进一步的实验表明，FTO在植物发育的早期就开始发挥作用，从而提高了植物产生的生物量总量。
科学家认为，FTO控制着一个称为m6A的过程，m6A是RNA的一种关键修饰。在这一情形下，FTO通过擦除m6A修饰的RNA，来减弱告诉植物减缓生长、降低生长速度的部分信号。可以把它想象成一条设有许多红绿灯的道路：如果科学家遮住红灯而保留绿灯，就会有越来越多的车辆得以在道路上通行。
总体而言，经过改造的植株产生的RNA明显多于对照植株。
本文所述过程涉及在植物中使用动物的FTO基因。但一旦科学家完全理解这一生长机制，何川认为，可能存在其他途径来取得相同的效果。
“这是一种全新的方法，可能不同于转基因（GMO）和CRISPR基因编辑；这项技术使我们能够在植物发育的早期阶段‘拨动开关’，即使在我们移除开关之后，它仍将继续影响植物的粮食产量，”他说。
“看来植物本身已经具备这一层调控机制，而我们所做的只是利用了它。因此，下一步将是探索如何利用植物现有的遗传学来实现这一目标。”
何川正与该校及波尔斯基创业与创新中心合作，探索各种可能性。
“早期田间研究表明，该技术可以规模化应用。我们希望与学术界和产业界合作，进一步理解这一生物学机制，并安全、广泛地应用这项新技术，”他说。
何川可以设想未来的各种用途。
“除了粮食之外，气候变化还带来了其他后果，”何川表示。“或许我们可以改造受威胁地区的草本植物，使其能够耐受干旱。或许我们可以让中西部的一棵树长出更长的根系，从而使其在强风暴中不易被吹倒。潜在的应用实在太多了。”
